Vật liệu mới có thể chế tạo như nhựa, nhưng lại có tính dẫn điện như kim loại

Các nhà khoa học của Đại học Chicago Mỹ phát minh ra phương pháp tạo ra một loại vật liệu có thể được chế tạo như nhựa, nhưng dẫn điện tương tự như kim loại.

 Mô phỏng mạng tinh thể. Ảnh minh họa bởi Frank Wegloski/ ScieTech Daily.

Mô phỏng mạng tinh thể. Ảnh minh họa bởi Frank Wegloski/ ScieTech Daily.

Công trình nghiên cứu của nhóm nhà khoa học đã tìm ra phương pháp tạo ra một loại vật liệu mà cấu trúc là các mảnh phân tử lộn xộn và rối loạn, nhưng vẫn có thể dẫn điện rất tốt. Kết quả nghiên cứu được đăng trong một báo cáo khoa học, xuất bản ngày 26/10 trên tạp chí Nature.

Phát hiện này đi ngược lại tất cả các quy tắc về độ dẫn điện, đối với một nhà khoa học, điều này tương tự như việc một chiếc ô tô đang lái trên mặt nước mà vẫn đi được 70 dặm/giờ. Nhưng phát hiện cũng có thể chứng minh là cực kỳ hữu ích. Thông thường, trên hành trình phát minh một vấn đề mang tính cách mạng, quá trình đầu tiên bắt đầu bằng việc khám phá ra một vật liệu hoàn toàn mới.

John Anderson, PGS hóa học tại Đại học Chicago, tác giả cao cấp của công trình nghiên cứu nói: “Về nguyên tắc, phát hiện này mở ra khả năng thiết kế một loại vật liệu hoàn toàn mới dẫn điện, dễ tạo hình và rất bền trong các điều kiện hoạt động hàng ngày.”

“Kết quả của công trình nghiên cứu gợi ý những khả năng mới cho một nhóm vật liệu công nghệ cực kỳ quan trọng,” TS Jiaze Xie tại Princeton, tác giả chính của báo cáo khoa học cho biết.

Không có một lý thuyết vững chắc nào giải thích kết quả này

Trong quá trình sản xuất bất kỳ loại thiết bị điện tử nào, dù đó là iPhone, bảng điều khiển năng lượng mặt trời hay tivi, vấn đề đặt ra đầu tiên là vật liệu dẫn điện. Kim loại như đồng, vàng, nhôm cho đến nay là nhóm chất dẫn điện lâu đời nhất và có nhiều nhất. Khoảng 50 năm trước, các nhà khoa học chế tạo những chất dẫn điện làm từ vật liệu hữu cơ, sử dụng phương pháp xử lý hóa học được gọi là “pha tạp”, rắc các nguyên tử hoặc “tạp chất” khác nhau lên khắp vật liệu. Những vật liệu này linh hoạt hơn và dễ gia công hơn các kim loại thông thường, ưu thế này khiến vật liệu tổng hợp rất hấp dẫn, nhưng có nhược điểm là không ổn định, có thể mất tính dẫn điện nếu tiếp xúc với độ ẩm hoặc nếu nhiệt độ tăng quá cao.

Về nguyên tắc, cả dây dẫn điện kim loại truyền thống và hữu cơ đều có chung một đặc điểm. Cấu trúc vật liệu được tạo thành từ các lớp nguyên tử hoặc phân tử thẳng hàng, xếp khít nhau. Cấu trúc này cho phép các electron dễ dàng di chuyển qua vật liệu tương tự như những chiếc ô tô trên đường cao tốc. Các nhà khoa học cho rằng, vật liệu phải có những hàng thẳng hàng, chỉ có trật tự này mới khiến vật liệu dẫn điện hiệu quả.

Cấu trúc của vật liệu mới. Nguyên tử niken có màu xanh lục, nguyên tử cacbon có màu xám và nguyên tử lưu huỳnh có màu vàng. Ảnh minh họa Xie et al

Cấu trúc của vật liệu mới. Nguyên tử niken có màu xanh lục, nguyên tử cacbon có màu xám và nguyên tử lưu huỳnh có màu vàng. Ảnh minh họa Xie et al

Trong nghiên cứu, TS Xie bắt đầu thử nghiệm với một số vật liệu được phát hiện từ nhiều năm trước, nhưng phần lớn bị bỏ qua. Ông xâu chuỗi các nguyên tử niken giống như ngọc trai thành một sợi dây xuyên qua các hạt phân tử làm từ cacbon và lưu huỳnh và bắt đầu thử nghiệm.

Trước sự ngạc nhiên của các nhà khoa học, vật liệu này dẫn điện dễ dàng và mạnh mẽ. Đồng thời vật liệu rất ổn định. “Chúng tôi đã đốt nóng, làm lạnh, cho tiếp xúc với không khí và độ ẩm, thậm chí nhỏ axit và bazơ vào nhưng không có gì xảy ra,” Xie nói. Điều đó vô cùng quan trọng đối với một thiết bị, hoạt động trong môi trường thực tế.

Nhưng điều đáng chú ý nhất đối với các nhà khoa học là cấu trúc phân tử của vật liệu này bị rối loạn. PGS Anderson nói: “Từ một bức tranh cơ bản, vật liệu này không thể là kim loại. Không có một lý thuyết vững chắc nào để giải thích điều này."

Xie, Anderson cùng các nhà nghiên cứu phòng thí nghiệm làm việc với các nhà khoa học khác xung quanh trường đại học để cố gắng tìm hiểu, cách vật liệu có thể dẫn điện. Sau nhiều thử nghiệm, mô phỏng và nghiên cứu lý thuyết, nhóm nghiên cứu cho rằng, vật liệu mới tạo thành các lớp liên tiếp, giống như các tấm trong món lasagna (mỳ nướng kiểu Ý). Ngay cả khi các lớp quay sang các bên khác nhau, không còn tạo thành một chồng lasagna gọn gàng, những electron vẫn có thể di chuyển theo chiều ngang hoặc chiều dọc, miễn là các lớp chạm vào nhau.

Kết quả cuối cùng là cấu trúc chưa từng có đối với một vật liệu dẫn điện. PGS Anderson nói: “Nó gần giống như Play-Doh (bộ ghép hình) dẫn điện, xếp đặt vào vị trí và vật liệu mới dẫn điện.”

Các nhà khoa học rất hào hứng với kết quả này vì khám phá này cho thấy một nguyên tắc thiết kế mới về cơ bản cho công nghệ điện tử với các lớp vật liệu xếp chồng lên nhau và phát hiện mới này sẽ mở ra những công nghệ mới.

Một trong những đặc điểm hấp dẫn của vật liệu là các lựa chọn mới để chế tạo. Ví dụ như kim loại thường phải được nấu chảy để chế tạo thành hình dạng phù hợp cho một con chip hoặc thiết bị. Yêu cầu này hạn chế những gì có thể tạo ra với chúng, vì những thành phần khác của thiết bị phải có khả năng chịu nhiệt cần thiết để xử lý những vật liệu này trong quá trình chế tạo.

Phòng thí nghiệm Anderson tại Đại học Chicago. Nguồn: Ảnh của John Zich / Đại học Chicago

Phòng thí nghiệm Anderson tại Đại học Chicago. Nguồn: Ảnh của John Zich / Đại học Chicago

Vật liệu mới không có hạn chế như vậy do có thể được chế tạo ở nhiệt độ phòng. Vật liệu mới có thể được sử dụng khi nhu cầu về một thiết bị hoặc các phần của thiết bị có thể chịu nhiệt, axit hoặc kiềm, hoặc độ ẩm, điều đã hạn chế những lựa chọn phát triển công nghệ mới của các kỹ sư. Với phương pháp này, có thể chế tạo ra các vật liệu dẫn điện bằng phương pháp in 3D, cho phép tạo đường điện trên bề mặt bất cứ vật liệu nào, không cần thiết phải có các bảng mạch vững chắc gây ô nhiễm môi trường.

Nhóm nghiên cứu hiện đang khám phá các dạng và chức năng khác nhau của vật liệu này. TS Xie nói: “Chúng tôi có thể làm cho vật liệu thành 2D hoặc 3D, xốp hoặc thậm chí đưa vào các chức năng khác mà không ảnh hưởng đến độ dẫn điện, sử dụng phương pháp thêm vào các trình liên kết hoặc nút khác nhau.”

KHĐS

Có thể bạn quan tâm

Tin cùng chuyên mục

Bảo Ái đẩy mạnh chuyển đổi số, nâng cao hiệu quả phục vụ người dân

Bảo Ái đẩy mạnh chuyển đổi số, nâng cao hiệu quả phục vụ người dân

Thực hiện Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia, 6 tháng đầu năm 2026, xã Bảo Ái đã triển khai đồng bộ nhiều nhiệm vụ, giải pháp nhằm thúc đẩy chuyển đổi số trên các lĩnh vực, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý, điều hành và chất lượng phục vụ người dân.

Bảo Ái thu hẹp khoảng cách thông tin để giảm nghèo bền vững

Bảo Ái thu hẹp khoảng cách thông tin để giảm nghèo bền vững

Không còn phụ thuộc vào việc cán bộ đến từng nhà phổ biến chính sách, người dân các thôn vùng cao xã Bảo Ái ngày càng chủ động tiếp cận thông tin qua nhiều kênh khác nhau. Khoảng cách thông tin từng là rào cản đối với giảm nghèo đang dần được thu hẹp, góp phần mở rộng cơ hội tiếp cận chính sách, khoa học - kỹ thuật và các mô hình phát triển kinh tế phù hợp.

Đông Cuông: Phong trào "Bình dân học vụ số" giúp gần 1.000 người dân tiếp cận công nghệ số

Đông Cuông: Phong trào "Bình dân học vụ số" giúp gần 1.000 người dân tiếp cận công nghệ số

Thực hiện Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia, xã Đông Cuông đã triển khai hiệu quả phong trào "Bình dân học vụ số", góp phần nâng cao kỹ năng số cho người dân và thúc đẩy xây dựng chính quyền số.

Lào Cai: Ban Chỉ đạo Nghị quyết 57 tỉnh yêu cầu đẩy nhanh tiến độ các dự án, phần việc

Lào Cai: Ban Chỉ đạo Nghị quyết 57 tỉnh yêu cầu đẩy nhanh tiến độ các dự án, phần việc

Sáng 24/7, Ban Chỉ đạo phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số tỉnh tổ chức phiên họp thường kỳ dưới sự chủ trì của đồng chí Hoàng Giang - Phó Bí thư Thường trực Tỉnh ủy, Chủ tịch HĐND tỉnh, Phó Trưởng Ban Thường trực Ban Chỉ đạo, để đánh giá nhiệm vụ tháng 7, triển khai nhiệm vụ trọng tâm tháng 8.

Khi hộ kinh doanh "bước" vào môi trường số

Khi hộ kinh doanh "bước" vào môi trường số

Từ những phiên livestream bán hàng đến các giao dịch bằng mã QR hay hóa đơn điện tử, chuyển đổi số đang từng bước thay đổi cách kinh doanh của hàng chục nghìn hộ kinh doanh trên địa bàn tỉnh, mở ra cơ hội nâng cao hiệu quả hoạt động và tạo thêm động lực phát triển kinh tế tư nhân.

Hội Nông dân và Hội Chữ thập đỏ phường Lào Cai ra mắt mô hình “Chi hội số” đầu tiên và phòng truy cập internet

Hội Nông dân và Hội Chữ thập đỏ phường Lào Cai ra mắt mô hình “Chi hội số” đầu tiên và phòng truy cập internet

Hưởng ứng phong trào "Bình dân học vụ số" và triển khai mô hình "Người bản số", sáng 23/7, tại nhà văn hóa Làng Chung, Hội Nông dân và Hội Chữ thập đỏ phường Lào Cai đã tổ chức ra mắt mô hình "Chi hội Nông dân số và Chi hội Chữ thập đỏ số" tổ 46 Bản Phiệt và phòng truy cập internet. 

Tập huấn nghiệp vụ số hóa, tạo lập dữ liệu đảng viên và hồ sơ đảng viên điện tử

Tập huấn nghiệp vụ số hóa, tạo lập dữ liệu đảng viên và hồ sơ đảng viên điện tử

Sáng nay (22/7), Ban Tổ chức Tỉnh ủy chức Hội nghị Tập huấn nghiệp vụ số hóa, tạo lập dữ liệu đảng viên và hồ sơ đảng viên điện tử trong Đảng bộ tỉnh. Hội nghị được tổ chức theo hình thức trực tiếp kết hợp trực tuyến đến 99 điểm cầu đảng ủy xã, phường trên địa bàn tỉnh.

Lào Cai giới thiệu Kho dữ liệu dùng chung và hướng dẫn xây dựng Từ điển dữ liệu cho các cơ quan, đơn vị

Lào Cai giới thiệu Kho dữ liệu dùng chung và hướng dẫn xây dựng Từ điển dữ liệu cho các cơ quan, đơn vị

Sáng 16/7, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Lào Cai phối hợp với Công an tỉnh tổ chức Hội nghị giới thiệu Kho dữ liệu dùng chung của tỉnh và hướng dẫn xây dựng Từ điển dữ liệu cho các cơ quan, đơn vị trên địa bàn tỉnh. Đây là bước triển khai quan trọng nhằm chuẩn hóa, kết nối và khai thác hiệu quả dữ liệu, tạo nền tảng phục vụ công tác chỉ đạo, điều hành và phát triển chính quyền số.

Nâng cao nhận thức, sử dụng phần mềm hợp pháp

Nâng cao nhận thức, sử dụng phần mềm hợp pháp

Chuyển đổi số không chỉ là đưa thủ tục hành chính lên môi trường điện tử hay xây dựng các nền tảng số dùng chung, mà quan trọng hơn là bảo đảm hệ thống công nghệ thông tin vận hành trên nền tảng an toàn, hợp pháp và đồng bộ. Với mục tiêu 100% cơ quan nhà nước sử dụng phần mềm có bản quyền, tỉnh Lào Cai đang từng bước tạo chuyển biến từ nhận thức đến hành động.

Tích hợp 5 giấy tờ trên VNeID, người dân được giảm những loại lệ phí nào?

Tích hợp 5 giấy tờ trên VNeID, người dân được giảm những loại lệ phí nào?

Chính phủ vừa ban hành Nghị quyết số 66.22/2026/NQ-CP về phát triển công dân số, trong đó đưa ra nhiều chính sách khuyến khích người dân sử dụng tài khoản định danh điện tử và thực hiện thủ tục hành chính trên môi trường số. Một trong những nội dung đáng chú ý là cơ chế miễn, giảm một số khoản phí, lệ phí đối với công dân đáp ứng đủ điều kiện theo quy định.

Đẩy mạnh thực hiện Nghị quyết 57-NQ/TW theo hướng tạo sản phẩm, giá trị cụ thể

Đẩy mạnh thực hiện Nghị quyết 57-NQ/TW theo hướng tạo sản phẩm, giá trị cụ thể

Chiều 13/7, tại Trụ sở Tỉnh ủy, đồng chí Hoàng Giang - Phó Bí thư Thường trực Tỉnh ủy, Chủ tịch HĐND tỉnh, Phó Trưởng Ban Thường trực Ban Chỉ đạo phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số tỉnh chủ trì cuộc họp chuyên đề đánh giá tiến độ thực hiện một số nhiệm vụ theo Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị.

Người trẻ trong kỷ nguyên số

Người trẻ trong kỷ nguyên số

Trong kỷ nguyên số, “việc khó” không còn chỉ được đo bằng khoảng cách địa lý hay sự nhọc nhằn của điều kiện làm việc, mà còn được thử thách bằng năng lực tư duy, khả năng thích ứng và tinh thần dám nhận những nhiệm vụ mới.

QR Bản ta - quét mã hiểu luật

QR Bản ta - quét mã hiểu luật

Lao Chải là xã vùng cao, nơi hơn 99% dân số là đồng bào dân tộc Mông. Trước đây, công tác tuyên truyền pháp luật chủ yếu thông qua các buổi họp thôn hoặc cán bộ đến từng thôn, bản vận động, phổ biến. Địa bàn rộng, giao thông còn nhiều khó khăn khiến việc tiếp cận thông tin của người dân chưa thực sự thuận lợi. Xuất phát từ thực tế đó, giữa tháng 5/2026, Công an xã Lao Chải triển khai mô hình “QR Bản ta - quét mã hiểu luật”, lựa chọn thôn Trống Khua (nay là thôn Háng Gàng) làm điểm.

Hợp Thành: Triển khai mô hình "Một cửa lưu động" đưa dịch vụ công đến tận thôn, bản

Hợp Thành: Triển khai mô hình "Một cửa lưu động" đưa dịch vụ công đến tận thôn, bản

Việc giải quyết thủ tục hành chính không còn bó hẹp trong trụ sở cơ quan nhà nước. Tại xã Hợp Thành (Lào Cai), mô hình "Một cửa lưu động" đang được triển khai ngay tại các thôn, bản vùng cao, giúp người dân tiếp cận dịch vụ công thuận tiện hơn, từng bước làm chủ công nghệ số và thúc đẩy quá trình xây dựng chính quyền số từ cơ sở.

Dấu ấn Nghị quyết 57 trong vận hành chính quyền địa phương hai cấp

Dấu ấn Nghị quyết 57 trong vận hành chính quyền địa phương hai cấp

Tại Lào Cai, việc vận hành mô hình chính quyền địa phương hai cấp từ ngày 01/7/2025 đánh dấu bước chuyển sang phương thức quản trị mới, trong đó quyền hạn, trách nhiệm được trao mạnh hơn cho cơ sở. Đồng hành với quá trình ấy, Nghị quyết số 57-NQ/TW trở thành động lực chiến lược, định hướng chuyển đổi từ tư duy quản lý sang tư duy phục vụ, lấy con người làm trung tâm, dữ liệu làm nền tảng và công nghệ làm công cụ nâng cao hiệu lực, hiệu quả quản trị.

fb yt zl tw